[发明专利]基于灰建模的OFDM窄带慢衰落慢时变信道估计方法

摘要

本发明公开了一种基于灰建模的OFDM窄带慢衰落慢时变信道估计方法，主要用于解决高速移动通信环境下慢衰落慢时变信道的跟踪估计问题。本发明的技术关键是根据已知导频信息，获得导频对应的时域信道信息，分别建立幅度灰色GM(1，1)模型和相位灰色GM(1，1)模型，得到未知数据频率分量对应的时域信道系数的幅度估计值和相位估计值，对该幅度估计值和相位估计值进行复向量整合、FFT变换，得到未知数据频率分量对应的频域信道增益系数，将估计得到的频域信道增益系数反馈到OFDM接收机中实现信道的动态跟踪。本发明验证了灰建模在以时频二维描述的信道估计领域中的可行性，与传统方法相比，具有运算低、易于实现、频谱利用率高和对窄带慢衰落慢时变信道有良好估计性能的优点。

主权项

1.一种基于灰建模的OFDM窄带慢衰落慢时变信道估计方法，包括如下步骤：(1)在OFDM系统的发射端插入导频信息，估计出导频所对应的频域信道增益信息，并通过对该增益信息的逆傅里叶IFFT变换，得到导频所对应的时域信道增益：h_P＝[h_P1，h_P2，...，h_PM]，其中，h_Pi＝[h_Pi(1)，h_Pi(2)，...，h_Pi(L)]^T，i＝1，2，...M为第i个OFDM符号的导频信息对应的时域信道增益信息；L≥4为每个OFDM符号插入的导频数；(2)根据第i个OFDM符号的导频信息对应的时域信道增益信息，对第i个OFDM符号对应的信道增益的幅度进行估计，得到第i个OFDM符号中未知数据频率分量对应的信道增益系数的幅度值：l＝L，L+1，...，N-1；(3)根据第i个OFDM符号的导频信息对应的时域信道增益信息，对第i个OFDM符号未知数据频率分量对应的信道增益系数的相位进行如下估计：3a)根据第i个OFDM符号的导频信息对应的时域信道增益序列h_Pi，提取相位信息序列ph⁽⁰⁾，对相位信息序列ph⁽⁰⁾中的数据进行检测，若存在负角度，则先对其相加360°，转化为同一象限相应的正角度，正角度保持不变，得到相位序列ph⁽¹⁾；3b)找出相位序列ph⁽¹⁾中的最小相位和最大相位判断其相位的变化是否跨越了不同象限，若否，保持相位序列不变；若是，则转至步骤3c)；3c)若和满足则其他情况下相位保持不变，得到相位序列ph⁽²⁾，该相位序列ph⁽²⁾即为信道增益相位估计中的相位原始序列3d)对相位原始序列进行一次累加和均值处理，得到背景序列3e)根据相位原始序列和背景序列建立相位灰色模型GM(1，1)的灰微分方程，对该灰微分方程进行白化，并解该白化微分方程得到累加序列的预测值l＝L-1，L，...，N-1；3f)对该预测值作一次累减还原得到第i个OFDM符号中未知数据频率分量对应的信道增益系数的相位值：h^am(0)(l+1)=h^am(1)(l+1)-h^am(1)(l)=(1-eaam)[ham(0)(1)-bamaam]e-aaml,]]>l＝L，L+1，...，N-1；(4)对估计出的第i个OFDM符号中未知数据频率分量对应的信道增益系数的幅度值和相位值进行复向量整合，得到第i个OFDM符号未知频率分量对应的时域信道增益系数的估计值h^i(l+1)=h^am(0)(l+1)·eh^ph(0)(l+1)]]>其中，l＝L，L+1，...，N-1，i＝1，2，...M；(5)重复步骤(2)～(4)，估计出一帧时间内各OFDM符号中未知数据频率分量对应的信道增益系数，得到一帧时间内时域信道增益的估计h^=[h^1,h^2,...,h^M]]]>其中，i＝1，2，...，M，M为一帧时间内发送的OFDM符号数，N为一个OFDM符号长度；(6)对估计出的时域信道增益进行FFT变换，得到频域信道增益H^=[H^1,H^2,...,H^M]]]>其中，H^i=[H^i(L+1),H^i(L+2),...,H^i(N)]T,]]>i＝1，2，...，M；将估计出的信道增益反馈给OFDM系统接收机相干检测环节，完成一帧时间内窄带慢衰落慢时变信道的估计；(7)重复步骤(1)～(6)完成OFDM系统各帧时间内的信道估计。